縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工表面強(qiáng)化機(jī)理研究.pdf

1、縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工是將二維超聲振動(dòng)與超聲深滾加工技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行工件表面光整與強(qiáng)化加工的一種新工藝。本文對(duì)Q235鋼進(jìn)行縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工，探索其表面強(qiáng)化機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）基于縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工工作原理及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，構(gòu)建深滾加工殘余應(yīng)力物理模型。研究發(fā)現(xiàn)在縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工過程中，其殘余壓應(yīng)力與材料本身物理力學(xué)性能、滾輪半徑、振動(dòng)參數(shù)和滾壓工藝參數(shù)有關(guān)。采用數(shù)值分析方法研究縱-扭復(fù)

2、合振動(dòng)超聲深滾加工振動(dòng)參數(shù)和滾壓工藝參數(shù)對(duì)工件表面殘余壓應(yīng)力的影響，結(jié)果表明，縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工工件最大殘余壓應(yīng)力隨著滾輪半徑、振幅、頻率與靜壓力的增大而增大，隨滾壓速度與滾壓深度的增大而減小。
　?。?）基于縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，進(jìn)行了縱向振動(dòng)與縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工過程有限元分析，對(duì)比研究縱向振動(dòng)與縱-扭復(fù)合振動(dòng)對(duì)殘余應(yīng)力的影響，得到了工件滾壓沖擊中心位置沿深度方向的殘余應(yīng)力分布狀況，分析了工藝參數(shù)

3、對(duì)殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在相同的滾壓工藝參數(shù)下，縱向振動(dòng)與縱-扭復(fù)合振動(dòng)對(duì)殘余應(yīng)力的影響規(guī)律相似，殘余應(yīng)力隨著靜壓力的增大而增大，隨著滾壓速度的降低有不同程度的增加，隨著振幅、相位角的增加而增加。
　?。?）對(duì)Q235鋼進(jìn)行縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工和常規(guī)深滾加工對(duì)比試驗(yàn)，研究工藝參數(shù)對(duì)表面粗糙度和表面顯微硬度的影響規(guī)律，并構(gòu)建表面粗糙度與表面顯微硬度的預(yù)測(cè)模型，尋找分別基于最低表面粗糙度值和最高表面顯微硬度的最優(yōu)工藝參數(shù)

4、。結(jié)果表明，在相同的工藝參數(shù)下，縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工后工件表面粗糙度值低于常規(guī)深滾加工，而表面顯微硬度值高于常規(guī)深滾加工；表面粗糙度值隨靜壓力增大先增后減，隨進(jìn)給量的增大而急劇增大，隨滾壓速度的增大變化不明顯，進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響最顯著；顯微硬度隨靜壓力的增大而增大，隨進(jìn)給量的增大先增后減再增，隨滾壓速度的增大先增后減，靜壓力對(duì)顯微硬度的影響最顯著。最后對(duì)工件表面形貌進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)縱-扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工后工件表面形貌優(yōu)于車